haskell - 在 SML 中编码 rank-2 多态性等价物

Question

runST是一个 Haskell 函数，它通过类型静态地限制资源的可用生命周期。为此，它使用 rank-2 多态性。标准 ML 更简单的类型系统仅提供 rank-1 多态性。

标准 ML 是否仍然可以使用类型将资源的生命周期限制为类似的最终结果？

This page和 this page演示一些将代码重组为只需要更简单类型的方法。如果我理解正确，核心是将表达式包装起来，以便将其替换为上下文中可能的观察结果，这些观察结果是有限的。这种技术通用吗？它或相关的编码是否可以与 runST 之类的东西一起使用(显然与签名不同) ，以防止观察到从包装表达式中转义的值的类型？如果是这样，怎么做？

我想象的场景是这样的:

magicRunSTLikeThing (fn resource =>
    (* do things with resource *)
    (* return a value that most definitely doesn't contain resource *)
)

...在哪里 magic...提供了用户提供的代码无法以任何方式共享的资源。显然，像这样带有单个库函数的简单接口(interface)是不可能的，但也许有不同的包装层、手动内联和提取......？

我看过 this ，但如果我理解正确(......很可能不是)，那实际上并不能阻止对资源的所有引用被共享，只能确保对它的一个引用必须“关闭”。

基本上我想在 SML 中实现安全类型的显式(不是推断的 MLKit 样式)区域。

Answer 1

经过一番摸索后，我认为这是可能的——或者至少足够接近它可以工作——尽管看起来不是很漂亮。 (我可能在这里完全走错了路，有知识的人请评论。)

有可能(我认为)使用 SML 的生成数据类型和仿函数来创建不能在给定词法 block 之外引用的抽象幻像类型:

datatype ('s, 'a) Res = ResC of 's

signature BLOCK = sig
  type t
  val f:('s, t) Res -> t
end

signature REGION = sig
  type t
  val run:unit -> t
end

functor Region(B:BLOCK) :> REGION where type t = B.t = struct
  type t = B.t
  datatype phan = Phan
  fun run () = let
    val ret = (print "opening region\n"; B.f(ResC Phan))
  in print "closing region\n" ; ret end
end

structure T = Region(struct
  type t = int
  fun f resource = ( (* this function forms the body of the "region" *)
    6
  )
end)

;print (Int.toString(T.run()))

这可以防止程序简单地返回 resource或声明可以分配给它的外部可变变量，这可以解决大部分问题。但是它仍然可以通过在“区域” block 中创建的函数来关闭，并在其假定的关闭点之后保持这种方式；此类函数可能会被导出并再次使用悬空资源引用，从而导致问题。

我们可以模仿 ST但是，并防止闭包对 resource 做任何有用的事情通过强制该区域使用以幻像类型为键的 monad:

signature RMONAD = sig
  type ('s, 'a, 'r) m
  val ret: ('s * 'r) -> 'a -> ('s, 'a, 'r) m
  val bnd: ('s, 'a, 'r) m * ('a * 'r -> ('s, 'b, 'r) m) -> ('s, 'b, 'r) m
  val get: 's -> ('s, 'a, 'r) m -> 'a * 'r
end

structure RMonad :> RMONAD = struct
  type ('s, 'a, 'r) m = 's -> 's * 'a * 'r
  fun ret (k, r) x = fn _ => (k, x, r)
  fun bnd (m, f) = fn k => let
    val (_, v, r) = m k
  in f (v, r) k end
  fun get k m = let val (_, v, r) = m k in (v, r) end
end

signature MBLOCK = sig
  type t
  val f:(t -> ('s, t, 'r) RMonad.m)  (* return *)
         * ('r -> ('s, string, 'r) RMonad.m) (* operations on r *)
        -> ('s, t, 'r) RMonad.m
end

signature MREGION = sig
  type t
  val run:unit -> t
end

functor MRegion(B:MBLOCK) :> MREGION where type t = B.t = struct
  type t = B.t
  datatype phan = Phan
  fun run () = let
    val (ret, res) = RMonad.get Phan (B.f(RMonad.ret(Phan, "RESOURCE"),
                                     (fn r => RMonad.ret(Phan, "RESOURCE") r)))
  in
    print("closing " ^ res ^ "\n") ; ret
  end
end

structure T = MRegion(struct
  type t = int
  fun f (return, toString) = let
    val >>= = RMonad.bnd
    infix >>=
  in
    return 6 >>= (fn(x, r) =>
      toString r >>= (fn(s, r) => (
        print ("received " ^ s ^ "\n");
        return (x + 1)
    )))
  end
end)

;T.run()

(这是一团糟，但它显示了我的基本想法)

资源扮演 STRef的角色;如果所有提供的操作都返回一个单子(monad)值而不是直接工作，它将建立一个延迟操作链，只能通过返回到 run 来执行。 .这抵消了闭包保留 r 副本的能力。 block 之外，因为他们将永远无法真正执行操作链，无法返回 run ，因此无法以任何方式访问它。

调用 T.run两次将重复使用相同的“键”类型，这意味着这不等同于嵌套 forall ，但如果无法分享 r在两个单独的调用之间；没有 - 如果它不能被返回，不能被分配到外部，并且任何闭包都不能运行在它上面工作的代码。至少，我是这么认为的。